CoO/NiO/CoNi复合材料的制备及其储锂性能的研究

将Al72 Ni13.4 Co14.6十次准晶作为前驱体合金,通过去合金化法制备了CoO/NiO/CoNi微纳复合材料作为锂离子电池负极材料。采用X射线衍射( XRD)、扫描电镜( SEM)等材料结构分析方法对产物进行表征。通过恒电流充放电技术研究该电极材料的电化学性能,结果表明,在200 mA·g-1电流密度下,首次充放电容量为417 mAh·g-1和617 mAh·g-1,库伦效率为67.6;,经过500圈循环后放电容量仍保持为585 mAh·g-1,表现出良好的循环性能。     

钠离子电池负极材料二氧化钛的氮离子掺杂改性研究

二氧化钛(TiO2)作为钠离子电池负极材料有着极大的应用前景,但是,低的电导率限制其大规模应用.通过静电纺丝的方法,制备出碳复合的锐钛矿二氧化钛(TiO2)样品,并对样品进行氮掺杂,作为自支撑钠离子电池负极材料.通过XRD、SEM、XPS、充放电测试对其进行结构、形貌分析和电化学性能研究.结果发现,氮离子成功的掺入晶体内部,且对TiO2的晶型没有影响.氮离子掺杂后,样品N-TiO2的倍率性能有了明显的提高.在10 A· g-1电流密度下,样品TiO2和N-TiO2的可逆比容量分别为134.3 mAh· g-1和212.1 mAh· g-1.在1 A· g-1的电流密度下,样品N-TiO2和TiO2的可逆比容量分别为192.4 mAh· g-1、124.5 mAh· g-1,循环1000圈后,放电比容量依然高达195.5 mAh· g-1、120.9 mAh· g-1,样品N-TiO2和TiO2均具有优异的循环稳定性,但氮离子掺杂后,比容量有了显著的提高.实验表明,氮离子掺杂后,材料中产生的Ti3+和氧空位可以提高电子电导率和Na+在材料中的扩散效率,使得其电化学性能有了明显的改善.     

尿素共沉淀法制备LiNi0.8Co0.2O2正极材料及其电化学性能

采用尿素共沉淀法合成了LiNi0.8Co0.2O2锂离子电池正极材料,研究了烧结温度、锂源摩尔配比对LiNi08Co02O2晶形结构、形貌以及电化学性能的影响.结果表明,尿素共沉淀法合成LiNi0.8Co02O2样品最佳工艺条件是800℃温度条件下烧结10 h、锂过量5;合成的样品具有较好的电化学性能,以0.2C倍率充放电时首次充放电容量分别为206.4 mAh·g-1和191.6 mAh·g-1,循环30次后容量为178.2 mAh·g-1.     

Co3O4/C纳米纤维锂离子电池负极材料性能研究

采用优化的静电纺丝方法结合控制热解法制备出一维Co3O4/C纳米纤维,前驱纳米纤维均匀光滑,其纤维直径大约为200 nm左右,经退火处理后Co3O4颗粒镶嵌于碳纤维中.通过X射线衍射(XRD)表征,发现该Co3 O4结晶完整且无杂质.室温下用蓝电电池测试系统(CT2001A)测试其倍率性能和循环性能,首次放电比容量高达1314.5 mAh·g-1.分别以0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C、10 C、15 C和0.1 C的倍率进行充放电测试,其对应比容量分别为633 mAh·g-1、535 mAh·g-1、398 mAh·g-1、252 mAh·g-1、157 mAh·g-1、86 mAh·g-1、49 mAh·g-1和643 mAh·g-1,表现出良好的倍率性能.在倍率为0.5 C下测试其循环性能,50次循环后充电比容量为494 mAh·g-1,容量保持率为88.2;;200次循环后比容量仍能达到300 mAh·g-1,显示出优异的循环性能.这一优异的电化学性能归因于一维CNF网状结构的抗应力缓冲作用.     

Ti4+掺杂对磷酸钒锂材料结构和电化学性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和高温固相法制备锂离子电池正极材料Li3V1.93 Ti0 05(PO4) 3/C,研究Ti4+掺杂对Li3 V2(PO4)3材料结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:利用溶胶-凝胶法和高温固相法均得到单斜晶系结构,且无杂相存在,少量Ti4掺杂并未影响材料的结构形貌,但显著改善了电化学性能.溶胶-凝胶法掺杂Ti4+试样在0.2C和12 C放电比容量分别为129 mAh·g-1和102 mAh·g-1,明显高于高温固相法掺杂Ti4+试样,且循环性能良好.研究表明利用溶胶-凝胶法掺杂是一种改善离子掺杂效果的有效路径.     

碳源对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3性能的影响

分别以柠檬酸、葡萄糖和蔗糖为碳源,采用球磨与碳热还原结合法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。采用TG-DTA分析确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM及恒电流充放电等测试研究了碳源对产物物理及电化学特性的影响。结果表明,碳源的选择对产物形貌和电化学性能影响较大。不同碳源制备的材料都具有单一相的Li3V2(PO4)3晶体结构,以柠檬酸为碳源制备的磷酸钒锂综合电化学性能较好,0.1 C和1 C条件下,首次放电容量分别为151.0 mAh·g-1和131.6 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为95.0%和96.6%。     

新型复合正极材料5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C的制备及电化学性能研究

用固相法制备了5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.采用XRD、SEM、TEM和电化学测试等对材料进行了表征.结果表明,复合材料由LiMn0.9Fe0.1PO4和Li3V2(PO4)3两相组成,不含其它杂质.Li3V2(PO4)3的加入使得LiMn0.9Fe0.1PO4的电化学性能得到极大地提高.该复合材料在0.05 C和1C倍率下的放电比容量分别为162.8 mAh·g-1和129.6mAh·g-1,在1C倍率下循环50次后的容量保持率为90.1;.     

一步水热法制备钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)2F3及其性能研究

采用一步水热法制备了钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)2F3,用XRD、SEM、恒流充放电等对样品进行了表征.研究表明,络合剂种类对Na3V2(PO4)2F3的结构、形貌及电化学性能有重大影响,以抗坏血酸、柠檬酸、草酸和酒石酸为络合剂制备的样品分别为小立方体、球形、大立方体和不规则球状,除以酒石酸为络合剂制备的样品为无定形结构外,其余样品均结晶良好.其中以抗坏血酸为络合剂制备的样品结晶度最高且电化学性能最优,该样品在0.05 C和0.5C倍率下的首次放电比容量为112.0 mAh/g和92.5 mAh/g,且具有良好的倍率性能和循环性能.     

快离子导体Li1.5Y0.5Zr1.5(PO4)3包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响

研发富镍低钴的先进正极材料是目前提高锂离子电池能量密度和降低电池成本的有效办法。然而,随着Ni含量的增加,富镍层状氧化物普遍存在前驱体合成困难、结构不稳定和界面活性高等一系列问题,阻碍了富镍层状氧化物正极材料的市场化推广。本文采用优化的共沉淀法制备出结构稳定的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NCM811)正极材料,同时在NCM811材料表面均匀包覆快离子导体Li_1.5Y_0.5Zr_1.5(PO₄)₃涂层,以克服富镍层状氧化物界面结构不稳定和易受电解液腐蚀的难题。在4.5 V高截止电压下,改性样品0.2 C的放电比容量为214.2 mAh·g^-1,10 C的放电比容量高达158.8 mAh·g^-1,高于原始样品的203.7 mAh·g^-1(0.2 C)和82.7 mAh·g^-1(10 C)。同时,改性样品在4.3 V下经1 C循环200次后的容量保持率高达84.7%,高于原始样品(61.94%)。     

水热法制备铝掺杂二氧化锰及其储锌性能的研究

可充电水系锌锰电池成本低、环保无毒、安全性好,在大规模储能领域具有广阔应用前景.然而,该电池中不仅存在MnO2正极导电率低、结构稳定性差等问题,而且存在负极锌枝晶生长与析氢腐蚀问题,这严重制约了电池循环稳定性的提升.本文采用水热法制备了Al掺杂二氧化锰作为锌锰电池的高稳定性正极材料,并通过X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)详细讨论了Al掺杂对MnO2物相、形貌、含水量与电化学性能的影响.研究表明,Al掺杂不仅使样品由微米级β-MnO2转变为纳米级α-MnO2,还使产物中结晶水含量增加.作为锌锰电池正极材料,所制备的Al掺杂MnO2在1 A·g-1高电流密度下500次循环后剩余容量高达150.1 mAh·g-1,循环稳定性远优于未掺杂的MnO2样品(500次循环后容量为97.8 mAh·g-1).本研究对高性能锌锰电池的开发具有一定启示意义.     

Direct preparation of K0.5Na0.5NbO3 powders

K_0.5Na_0.5NbO₃ powders have been directly synthesized by an alternative solid–state method. Stoichimometric mixture of ammonium niobium oxalate and C₄H₄O₆KNa·4H₂O were calcined in temperature range from 500 to 800 °C for 3 h. The precursor and calcination products were characterized with respect to stoichiometry, purity, crystalline structure, particle size and powder morphology using X–ray diffraction (XRD), X‐ray fluorescence (XRF) spectrometer, scanning electron microscope (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectra, thermogravimetric (TG) analysis, differential scanning calorimetry (DSC) and UV–Vis diffuse reflectance (UV–Vis) spectroscopy. XRD and XRF results reveal that stoichiometric K_0.5Na_0.5NbO₃ powders could be synthesized by the method. The particle size is about 68 nm for the precursor calcined at 500 °C according to XRD data, which is in good agreement with SEM data. The average band gap energy is estimated to be 3.18 eV by UV–vis diffuse reflectance spectra. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备(1-x)Na0.5Bi0.5 TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷.XRD分析表明,用溶胶-凝胶法可以在650℃下合成具有钙钛矿结构的(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3粉体,且在x=0.18～0.30之间存在三方-四方准同型相界(MPB).陶瓷的压电性能参数表明,该体系在MPB组成范围内具有最佳的压电性能:x=0.30时,压电常数d33达到最大值(d33=150 Pc·N-1),平面机电耦合系数kp与介电常数εH33T/ε0均在x=0.26时达到最大值,分别为36.7;和1107.     

织构化K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷的性能研究

以分析纯Na2CO3、Bi2O3和Nb2O5为原料,以NaCl为熔盐,采用二次熔盐法和拓扑化学反应法合成各向异性片状NaNbO3粉体.以该片状NaNbO3粉体为模板品粒,以固相法合成的NaNbO3和KNbO3粉体为基料,采用流延工艺制备出较高取向度的织构化K0.5Na0.5NbO3(KNN)无铅压电陶瓷,系统研究了模板含量、烧结温度和保温时间等工艺参数对织构化KNN陶瓷显微结构和压电性能的影响规律.研究结果表明:随着模板含量的增加,陶瓷的取向度逐渐增加,当模板含量为15 wt;时,陶瓷的取向度可达0.69,当模板含量为10 wt;,1100 ℃下保温5 h烧结,可以获得具有一定织构度(f=0.58)的KNN陶瓷,并表现出优异的压电性能,d33=128 pC/ N.     

Carrier Scattering Mechanisms in GaS0.5Se0.5 Layered Crystals

Systematic dark electrical resistivity and Hall mobility measurements have been carried out in the temperature range 150‐400 K on n‐type GaS_0.5Se_0.5 layered crystals. The analysis of temperature dependent electrical resistivity and carrier concentration reveals the extrinsic type of conduction with a donor impurity level located at 0.44 eV, donor and acceptor concentrations of 3.4 ×10¹⁷ and 4.1×10¹⁶ cm^‐3, respectively, and an electron effective mass of 0.41 m₀. The Hall mobility is limited by the electron‐phonon short‐range interactions scattering at high temperatures combined with the ionized impurity scattering at low temperatures. The electron‐phonon short‐range interactions scattering mobility analysis reveals an electron‐phonon coupling constant of 0.25 and conduction band deformation potential of 5.57 eV/Å.     

熔盐法制备铌酸钾钠粉体的研究

以分析纯Na_2CO_3,K_2CO_3和Nb_2O_5为原料,以Na_2CO_3-K_2CO_3(摩尔比1: 1)为熔盐,采用熔盐法在700～850 ℃保温4 h合成了Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3粉体.研究了合成温度、熔盐含量对粉体形貌的影响.XRD分析结果表明:通过熔盐法可以在700 ℃下合成纯钙钛矿结构的Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3粉体;SEM分析显示:随着合成温度的升高,粉体形貌从圆球状转变为立方状,进一步提高合成温度,粉体形貌开始变得不规则;此外,合成粉体的尺寸随着熔盐含量的增加而增大,且粉体团聚现象明显减弱.以熔盐法合成的Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3粉体为原料,采用传统固相烧结法制备Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3陶瓷,经1060 ℃烧结后,Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3陶瓷具有优异的压电性能和介电性能,其中压电常数d_(33) =124 pC/N,介电常数ε_(33)~T/ε_0 = 345,居里温度T_c 达 402 ℃.     

无铅高居里点BaTiO3-Bi0.5K0.5TiO3陶瓷的制备及其PTC性能的研究

采用固相反应法制备了(1-χ)BaTO3-χBi0.5K0.5TiO33(BT-BKT,χ=0,0.1和0.2),对陶瓷样品进行X射线衍射、扫描电镜、介电常数-温度及电阻率-温度测试分析,研究了掺杂BKT对该系统陶瓷相组成、显微结构和电性能的影响.结果表明:BaTi3,陶瓷的晶格参数c轴值随着BKT含量的增加基本不变,而a轴值有所减小.BT-BKT陶瓷的居里温度(Tc)随着BKT的加入向高温移动,当χ=0.1和0.2时,Tc分别提高至170℃和185℃左右;但室温电阻率随着BKT含量的增加明显增大.     

金属有机分解法制备无铅K0.5Bi0.5TiO3铁电薄膜

采用金属有机分解法(MOD)在p型Si(111)衬底上制备了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)薄膜.用X射线衍射技术研究了薄膜的结构和结晶性.同时还研究了薄膜的绝缘性和存储性能.结果发现在740°C下退火4min的KBT薄膜呈钙钛矿结构;在0～8V范围内,薄膜的漏电流小于1.5×10-9A;在-12～+8V的偏压范围内,C-V记忆窗口宽度为10V.     

近零膨胀Zr0.5Hf0.5V1.4P0.6O7材料的制备及其性能研究

采用传统的固相法合成了近零膨胀氧化物功能陶瓷材料Zr_0.5Hf_0.5V_1.4P_0.6O₇,用X射线衍射(XRD)、Raman光谱和热膨胀法对Zr_0.5Hf_0.5V_1.4P_0.6O₇的热膨胀系数、各向同性和相变进行了测试,通过Hf⁴⁺/P⁵⁺共掺杂使得材料具有较低的热膨胀系数,研究发现合成的Zr_0.5Hf_0.5V_1.4P_0.6O₇具有Pa3立方相结构,从334 K附近到673 K较宽的温度范围内的线性热膨胀系数为-1.56×10^-6 K^-1,表现出稳定的近零热膨胀特性。由于固溶体内部微结构的影响造成膨胀仪实验结果与变温X射线衍射结果存在一定的差距。Zr_0.5Hf_0.5V_1.4P_0.6O₇具有的近零膨胀特性为通过负热膨胀材料合成膨胀系数可控的材料提供了基础。     

Mn过量对La0.5Ca0.5Mn1+xO3微结构和输运性质的影响

利用传统固相反应法制备了Mn过量的多晶样品La0.5Ca0.5MnO3 (LCMO)、La0.5Ca0.5Mn1.08O3(LCMO08)和La0.5Ca0.5Mn1.22O3(LCMO22),研究了Mn过量对其微观结构及其电输运性质的影响.研究结果表明,随着Mn含量的增加,样品的晶格参数a,b,c以及Mn-O键长都有所增大,而Mn3+-O-Mn4+键角没有明显的变化.输运性质结果表明,金属-绝缘体转变(MIT),庞磁电阻(CMR)效应以及热滞现象都随Mn的过量有着明显的变化,相较于正常化学配比的样品,过量掺杂Mn的样品的绝缘性增强并且热滞现象几乎消失,庞磁电阻在低温也有所增加.电输运性质的剧烈变化归结为过量Mn导致Jahn-Teller畸变增强及双交换作用减弱.实验结果将对理解半掺杂锰氧化物相关体系奇异的物理性质提供参考.     

Characteristics of Al/p‐Cu0.5Ag0.5InSe2 Polycrystalline Thin Film Schottky Barrier Diodes

Al/p‐Cu_0.5Ag_0.5InSe₂ polycrystalline thin film Schottky barrier diodes have been prepared. The current‐voltage, capacitance‐voltage and photores ponse have been investigated. Various important physical parameters of the sediodes were derived from these measurements.